一种自旋式气体燃料旋射器

1.本发明涉及燃气喷射阀技术领域，尤其是涉及一种自旋式气体燃料旋射器。


背景技术：

2.随着社会科技的高速发展，汽车已是每家每户都必备的交通工具，人们在享受汽车带来便捷的同时，也需要面对愈演愈烈的空气污染和能源危机问题，因此我们在内燃机的研究和设计上不得不摸索出一条新道路。而由于新能源内燃机可以很好地避免空气污染和资源短缺的问题，国内外研究专家也一直致力于研究并开发新能源内燃机，新能源主要分为气体燃料、二甲醚汽油、醇激素燃气以及生物合成柴油等，其中天然气凭借储备充足且燃烧清洁的优点脱颖而出。
3.在新能源内燃机的实际应用上，天然气和空气的缸内掺混均匀度对发动机动力性、经济性、排放性等有着重要影响。根据韩国浦项技术学院和机械工程及新材料研究院调查结果表明，传统的进气方式和喷射阀是在进气阀关闭后直接喷射入进气道，使得大量浓的可燃混合气聚集在进气阀周围，待下一个循环进气阀一启动，大量可燃混合气就首先流入了气缸，随后空气进入气缸，导致混合效果不佳，天然气与空气的混合不均将导致有害气体的生成，反而不利于减少污染物的排放量。
4.我国天然气喷射阀研究历程较短，技术相对落后，虽然有了一些实际性的改变，但也存在很多亟待解决的问题。如北京胜利石化管理局动力机械厂就采取了机械控制混合和闭环电控混合，其中在采用机械喷射阀时，由于一开始无法处理好气体燃料与空气掺混均匀度的问题，导致出现混合过程和燃烧行程同时进行的状况，会产生部分的浓可燃混合气和稀可燃混合气，不利于充分利用燃气，同时在这些状况下导致气缸中热效率降低，发动机的动力性和经济性都会大打折扣。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有的机械喷射阀会产生燃气混合不均匀导致发动机动力性和经济性不高的问题，而提出一种自旋式气体燃料旋射器。
6.本发明的技术方案是：一种自旋式气体燃料旋射器，包括阀体；所述阀体侧壁上和底部分别设有进气口和出气口；所述阀体的顶部设有用于驱动阀芯打开或关闭出气口的驱动机构；所述阀体底部与出气口密封转动连接有旋转气仓；所述旋转气仓的侧壁上连通有与旋转气仓径向成角度设置的喷射孔。
7.所述旋转气仓包括连接盖、限位环和仓体；所述连接盖同轴转动连接于出气口外侧，并且其与阀体的底部之间设有密封机构；所述限位环同轴连接于出气口底部，用于对连接盖的轴向限位；所述仓体同轴固定于连接盖的底部。
8.所述密封机构包括密封环；所述连接盖的顶部同轴设有多个环形槽，并且每个环形槽内均滑动连接有密封环；所述密封环与环形槽底部之间设有弹片；所述弹片将密封环抵紧于阀体的底部。
9.所述连接盖底部边缘沿周向均布有多个上连接耳；所述仓体的顶部边缘设有与上连接耳对应的下连接耳；所述上连接耳与下连接耳通过锁紧件固定连接。
10.所述弹片的截面呈v型。
11.所述弹片由耐高温和耐磨性强的材质制成。
12.所述驱动机构为直线电机。
13.所述喷射孔设有两个，并且两个喷射孔关于旋转气仓的轴线呈中心对称设置。
14.所述喷射孔向下倾斜设置。
15.采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明在阀体的底部密封转动连接了旋转气仓，并且在旋转气仓的侧壁上设置了与其内腔连通的喷射孔，并且喷射孔与旋转气仓的径向成角度设置，在高压燃气喷射时，高压燃气对旋转气仓的反作用力带动旋转气仓进行旋转喷射，带来涡流促使高压燃气由阀室至阀口做高速旋流运动，进而增强混合效果，解决高压缸内直喷供气方式所带来的燃料与空气混合不充分等问题，不仅能缓解因停滞燃烧时间过长而引起的燃烧急剧，缸内压力迅速升高和机械负荷增加的问题，而且能使燃料燃烧更加充分，从而提高燃烧效率，提升发动机的经济性和动力性。
16.(2)本发明在旋转气仓与阀体底部之间设置了密封机构，能够保证旋转气仓与阀体之间的密封性，避免燃料泄露。
17.(3)本发明的密封机构采用多个滑动设置的密封环，并且在密封环与环形槽底部之间设置了弹片，能够保证密封环始终抵紧于阀体底部，进一步保证了阀体与旋转气仓之间的密封性。
18.(4)本发明的弹片的截面呈v型，不仅方便安装，而且保证了其自身的弹力以及使用寿命。
19.(5)本发明的弹片由耐高温和耐磨性好的材质制成，保证了其使用寿命。
20.(6)本发明设置了上连接耳和下连接耳，以便于连接盖与仓体之间的连接。
21.(7)本发明的驱动机构采用直线电机，不仅体积较小，安装方便，而且技术成熟，驱动稳定性高。
22.(8)本发明的喷射孔关于旋转气仓的轴线呈中心对称设置有两个，能够增强其对旋转气仓的驱动力，从而提高旋转气仓的转速，进一步提高了燃气与空气的混合效果。
23.(9)本发明的喷射孔向下倾斜设置，喷射气流对壳体的反作用力可以分解为使壳体旋转的圆周力和竖直方向上的推力，从而使得弹簧片更加贴合阀体底部，进一步保证了旋转气仓与阀体之间的密封性。
附图说明
24.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
25.图1为本发明的结构示意图。
26.图2为本发明内部结构示意图。
27.图3为图2中a处的放大图。
28.附图中的标号为：
29.阀体1、进气口1-1、出气口1-2、阀芯1-3、驱动机构2、旋转气仓3、喷射孔3-1、连接
盖3-2、限位环3-3、仓体3-4、滚珠轴承3-5、环形槽3-6、上连接耳3-7、下连接耳3-8、密封机构4、密封环4-1、弹片4-2。
具体实施方式
30.(实施例1)
31.见图1至图3，本实施例的一种自旋式气体燃料旋射器，包括阀体1；所述阀体1侧壁上和底部分别设有进气口1-1和出气口1-2；所述阀体1的顶部设有用于驱动阀芯1-3打开或关闭出气口1-2的驱动机构2；所述阀体1底部与出气口1-2密封转动连接有旋转气仓3；所述旋转气仓3的侧壁上连通有与旋转气仓3径向成角度设置的喷射孔3-1，优选角度为30
°
～90
°
。
32.进一步的，为了便于旋转气仓3的安装，所述旋转气仓3包括连接盖3-2、限位环3-3和仓体3-4；所述连接盖3-2通过滚珠轴承3-5同轴转动连接于出气口1-2外侧，并且其与阀体1的底部之间设有密封机构4，以保证旋转气仓3与阀体1之间的密封性，避免燃气泄露；所述限位环3-3同轴连接于出气口1-2底部，用于对连接盖3-2的轴向限位；所述仓体3-4同轴固定于连接盖3-2的底部。
33.进一步的，所述密封机构4包括密封环4-1；所述连接盖3-2的顶部同轴设有多个环形槽3-6，并且每个环形槽3-6内均滑动连接有密封环4-1；所述密封环4-1与环形槽3-6底部之间设有弹片4-2；所述弹片4-2将密封环4-1抵紧于阀体1的底部，使得密封环4-1能够始终抵紧与阀体1底部，进一步保证了旋转气仓3与阀体1之间的密封性。
34.进一步的，为了便于仓体3-4和连接盖3-2之间的连接，所述连接盖3-2底部边缘沿周向均布有多个上连接耳3-7；所述仓体3-4的顶部边缘设有与上连接耳3-7对应的下连接耳3-8；所述上连接耳3-7与下连接耳3-8通过锁紧件固定连接，锁紧件优选采用螺栓。
35.进一步的，所述弹片4-2的截面呈v型，不仅方便安装，而且保证了其弹力。
36.进一步的，所述弹片4-2由耐高温和耐磨性强的材质制成，优选采用钨钢，以提高其使用寿命。
37.进一步的，所述驱动机构2为直线电机，不仅体积较小，便于安装，而且技术成熟，驱动效果好。
38.进一步的，所述喷射孔3-1设有两个，并且两个喷射孔3-1关于旋转气仓3的轴线呈中心对称设置，能够增强其对旋转气仓3的驱动力，从而提高旋转气仓3的转速，进一步提高了燃气与空气的混合效果。
39.进一步的，所述喷射孔3-1向下倾斜设置，作为优选向下倾斜的角度为30
°
，喷射气流对壳体的反作用力可以分解为使壳体旋转的圆周力和竖直方向上的推力，从而使得弹簧片更加贴合阀体1底部，进一步保证了旋转气仓3与阀体1之间的密封性。
40.本实施例的自旋式气体燃料旋射器在阀体1的底部密封转动连接了旋转气仓3，并且在旋转气仓3的侧壁上设置了与其内腔连通的喷射孔3-1，并且喷射孔3-1与旋转气仓3的径向成角度设置，在高压燃气喷射时，高压燃气对旋转气仓3的反作用力带动旋转气仓3进行旋转喷射，带来涡流促使高压燃气由阀室至阀口做高速旋流运动，进而增强混合效果，解决高压缸内直喷供气方式所带来的燃料与空气混合不充分等问题，不仅能缓解因停滞燃烧时间过长而引起的燃烧急剧，缸内压力迅速升高和机械负荷增加的问题，而且能使燃料燃
烧更加充分，从而提高燃烧效率，提升发动机的经济性和动力性。
41.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自旋式气体燃料旋射器，其特征在于：包括阀体(1)；所述阀体(1)侧壁上和底部分别设有进气口(1-1)和出气口(1-2)；所述阀体(1)的顶部设有用于驱动阀芯(1-3)打开或关闭出气口(1-2)的驱动机构(2)；所述阀体(1)底部与出气口(1-2)密封转动连接有旋转气仓(3)；所述旋转气仓(3)的侧壁上连通有与旋转气仓(3)径向成角度设置的喷射孔(3-1)。2.根据权利要求1所述的一种自旋式气体燃料旋射器，其特征在于：所述旋转气仓(3)包括连接盖(3-2)、限位环(3-3)和仓体(3-4)；所述连接盖(3-2)同轴转动连接于出气口(1-2)外侧，并且其与阀体(1)的底部之间设有密封机构(4)；所述限位环(3-3)同轴连接于出气口(1-2)底部，用于对连接盖(3-2)的轴向限位；所述仓体(3-4)同轴固定于连接盖(3-2)的底部。3.根据权利要求2所述的一种自旋式气体燃料旋射器，其特征在于：所述密封机构(4)包括密封环(4-1)；所述连接盖(3-2)的顶部同轴设有多个环形槽(3-6)，并且每个环形槽(3-6)内均滑动连接有密封环(4-1)；所述密封环(4-1)与环形槽(3-6)底部之间设有弹片(4-2)；所述弹片(4-2)将密封环(4-1)抵紧于阀体(1)的底部。4.根据权利要求3所述的一种自旋式气体燃料旋射器，其特征在于：所述连接盖(3-2)底部边缘沿周向均布有多个上连接耳(3-7)；所述仓体(3-4)的顶部边缘设有与上连接耳(3-7)对应的下连接耳(3-8)；所述上连接耳(3-7)与下连接耳(3-8)通过锁紧件固定连接。5.根据权利要求3所述的一种自旋式气体燃料旋射器，其特征在于：所述弹片(4-2)的截面呈v型。6.根据权利要求3所述的一种自旋式气体燃料旋射器，其特征在于：所述弹片(4-2)由耐高温和耐磨性强的材质制成。7.根据权利要求1所述的一种自旋式气体燃料旋射器，其特征在于：所述驱动机构(2)为直线电机。8.根据权利要求1所述的一种自旋式气体燃料旋射器，其特征在于：所述喷射孔(3-1)设有两个，并且两个喷射孔(3-1)关于旋转气仓(3)的轴线呈中心对称设置。9.根据权利要求3所述的一种自旋式气体燃料旋射器，其特征在于：所述喷射孔(3-1)向下倾斜设置。

技术总结
本发明公开了一种自旋式气体燃料旋射器，包括阀体；所述阀体侧壁上和底部分别设有进气口和出气口；所述阀体的顶部设有用于驱动阀芯打开或关闭出气口的驱动机构；所述阀体底部与出气口密封转动连接有旋转气仓；所述旋转气仓的侧壁上连通有与旋转气仓径向成角度设置的喷射孔。本发明在阀体的底部密封转动连接了旋转气仓，并且在旋转气仓的侧壁上设置了与其内腔连通的喷射孔，并且喷射孔与旋转气仓的径向成角度设置，在高压燃气喷射时，高压燃气对旋转气仓的反作用力带动旋转气仓进行旋转喷射，带来涡流促使高压燃气由阀室至阀口做高速旋流运动，进而增强混合效果，解决高压缸内直喷供气方式所带来的燃料与空气混合不充分的问题。题。题。


技术研发人员：王天波 胡沈麒玮 章殿清 张兰春 王鸿晨 陈晶 陈章 周丹 过嘉欣
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：2022.09.08
技术公布日：2023/5/16